CN111213346A - 用于促进多用户检测的方法和计算设备 - Google Patents

Abstract

一种用于促进多用户检测的方法包括：无线通信设备(例如，用户设备或中继节点)为多个信息比特生成多个奇偶比特；根据第一删余模式对奇偶比特进行删余，以生成奇偶比特的第一子集；将多个信息比特与奇偶比特的第一子集组合，产生第一组信道编码比特；根据第二删余模式对奇偶比特进行删余，以生成奇偶比特的第二子集；将多个信息比特与奇偶比特的第二子集组合，产生第二组信道编码比特；以及经由相应的第一信道和第二信道将第一组信道编码比特和第二组信道编码比特传送到第二通信设备。

Description

用于促进多用户检测的方法和计算设备

技术领域

本公开总体上涉及无线网络，并且更具体地，涉及用于促进无线网络中的多用户检测的方法和计算设备。

背景技术

移动通信系统使用各种编码方案，以便在最小化误差的同时使吞吐量最大化。用于最小化误差的常见机制包括使用奇偶校验比特(parity check bit)(或“奇偶比特”)。添加奇偶比特会降低吞吐量，因此通常使用“删余”代码技术来补偿这种降低。“删余”码是这样一种码，其中根据特定模式(例如，根据所谓的“删余矩阵”)删除该码的某些比特(通常是一些奇偶比特)，以便将码率从“母码”速率(诸如1/3速率)向上调整到更快的速率(诸如1/2速率)。

如果接收设备请求重传，则发射设备只需要重传未删余的奇偶比特。在接收设备上，奇偶比特与先前从删余后的“母码”的码字中接收到的奇偶比特一起。在每个重传请求之后重复该过程，直到母码的所有奇偶比特都被传送为止。经过多次迭代，接收设备能够确定在每次迭代中从母码中省略(即，被删余且未被传送)的奇偶比特的值，这是因为接收设备也知道删余模式。

一些非正交多址接入机制可以通过使用低码率信道编码来获得额外的编码增益。在一些非正交多址机制中，固定的码率被应用，其中在信道编码中使用相同的奇偶校验比特。这往往会抵消通过使用低码率信道编码通常获得的编码增益。此外，总是应用相同的调制，且因此无法实现额外的调制分集。

附图说明

虽然所附权利要求具体阐述了本技术的特征，但是这些技术以及它们的目的和优点，可以从下面结合附图的详细描述中得到最好的理解，其中：

图1是其中实现了本公开的各种实施例的系统的图。

图2示出了根据实施例的通信设备的示例硬件架构。

图3A和图3B描绘了根据实施例的信息比特与奇偶比特组合的方式。

图4A和图4B描绘了根据实施例的用于通信设备的传输功能的架构。

图5A和图5B描绘了根据另一实施例的用于通信设备的传输功能的架构。

图6A和图6B描绘了根据交织分割多址接入(“IDMA”)实施例的用于通信设备的传输功能的架构。

图7A和图7B描绘了根据资源扩展多址接入(“RSMA”)实施例的用于通信设备的传输功能的架构。

图8A描绘了一系列高优先级比特的对数似然比的示例。

图8B描绘了一系列低优先级比特的对数似然比的示例。

图9A描绘了根据实施例的用于调制X_i的比特到码元映射的示例。

图9B描绘了根据实施例的用于调制Y_i的比特到码元映射的示例。

图10A描绘了根据实施例的，当应用稀疏扩频序列时，用于调制X_i的比特到码元映射的示例。

图10B描绘了根据实施例的，当应用稀疏扩频序列时，用于调制Y_i的比特到码元映射的示例。

具体实施方式

根据一个实施例，一种用于促进多用户检测的方法包括：无线通信设备(例如，用户设备或中继节点)为多个信息比特生成多个奇偶比特。根据第一删余模式对奇偶比特进行删余，以生成奇偶比特的第一子集；将多个信息比特与奇偶比特的第一子集组合，得到第一组信道编码比特；根据第二删余模式对奇偶比特进行删余，以生成奇偶比特的第二子集；将多个信息比特与奇偶比特的第二子集组合，得到第二组信道编码比特；以及经由相应的第一信道和第二信道将第一组信道编码比特和第二组信道编码比特发送至第二通信设备。

在一个实施例中，第一无线通信设备应用两个信道码，其中在每种情况下都保留不同的奇偶校验比特。第一无线通信设备通过第一信道码对信息比特进行编码，从而得到第一组编码比特。在调制第一组编码比特之后，第一通信设备通过前半扩频序列将调制后的第一组编码比特进行扩频。第二无线通信设备通过第二信道码对信息比特进行编码，从而产生第二组编码比特。在调制第二组编码比特之后，第一通信设备通过后半扩频序列将调制后的第二组编码比特进行扩频。

在一个示例植入中，具有第一速率(例如，1/3)的母码被删余为两个信道码，每个信道码具有更快的速率(例如，1/2)，并且为不同的信道码保留不同的奇偶校验比特。扩频长度(例如，4比特)被分成两个长度较小的扩频码(例如，每个2比特的两个扩频码)。由第一信道码编码的信息由第一扩频来调制和扩频，并且由第二信道码编码的信息由第二扩频码来调制和扩频。

本文描述的技术可以用于上行链路、下行链路或直接设备到设备的通信中。

图1描绘了其中可以部署各种实施例的多用户无线通信系统100。通信系统100包括多个无线通信设备(为方便参考，简称为“通信设备”或“设备”)。所描绘的通信设备是第一通信设备102(描绘为用户设备(“UE”))、第二通信设备104(描绘为基站)和第三通信设备106(描绘为UE)。应当理解，可以有许多其他通信设备，并且图1中表示的通信设备仅仅是为了举例。在一个实施例中，无线通信系统100具有在图1中未示出的许多其他组件，包括其他基站、其他UE、无线基础设施、有线基础设施以及在无线网络中常见的其他设备。通信设备的可能实现包括能够进行无线通信的任何设备，诸如智能手机、平板电脑、膝上型计算机和非传统设备(例如，家用电器或“物联网”的其他部件)。

图2示出了根据一个实施例的由图1的每个无线通信设备实现的基本硬件架构。图1的元件也可以具有其他组件。图2中描绘的硬件架构包括逻辑电路202、存储器204、收发器206和由天线208表示的一个或多个天线。存储器204可以是或包括缓冲器，该缓冲器例如保存输入的传输，直到逻辑电路能够处理该传输为止。这些元件中的每一个经由一个或多个数据路径210彼此通信链接。数据路径的示例包括电线、微芯片上的导电路径和无线连接。

这里使用的术语“逻辑电路”是指被设计成执行根据数学逻辑定义的复杂功能的电路(一种电子硬件)。逻辑电路的示例包括微处理器、控制器或专用集成电路。当本公开涉及执行动作的设备时，应当理解，这也意味着与该设备集成的逻辑电路实际上正在执行该动作。

根据一个实施例，图1的一个或多个通信设备通过将单个信道编码过程分解成多个信道来通信——具体地，拆分信道当中的奇偶比特和扩频码。以第一通信设备102为例，设备102可以使用类似于图3A和图3B所示的机制，其中设备102以信息比特302和奇偶校验比特304(所述奇偶校验比特304包括第一部分306和第二部分308，尽管不一定如图3A所示那样以离散方式分组)(速率1/3)开始，按照删余模式对奇偶校验比特304进行划分，以便第一信道接收信息比特302和奇偶校验比特的第一部分306，并且第二信道接收信息比特302和奇偶校验比特的第二部分308。设备102多次继续该过程，直到信息的整个传输完成为止。

在一个实施例中，从这两个信道接收比特的设备(例如，第二通信设备104)将输入信号解调成两部分。接收设备组合两部分的解调信号，并以相等的速率(即1/3)对组合信号进行信道解码。因为应用了低码率信道解码，所以系统100的整体MUSA机制实现了额外的编码增益。

转到图4A和图4B，现在将描述根据实施例的用于通信设备(例如，第一通信设备102)的传输功能的架构。第一设备(假设由用户1操作)执行关于第一组信息比特400所描述的功能。由第K个设备(假定由用户K操作)表示的一个或多个其他的设备执行关于第K(第二、第三等)组信息比特422所描述的功能。该架构包括存储在存储器204中并由逻辑电路202执行的多个软件组件，包括第一信道路径，所述第一信道路径包括第一信道编码块408、第一调制块410(其生成调制数据X_i)和第一扩频序列块412(其使用扩频序列S₁₁、S₁₂)。该架构还包括第二信道路径，该第二信道路径包括第二信道编码块414、第二调制块416(其生成调制数据Y_i)和第二扩频序列块418(其使用扩频序列S₁₃、S₁₄S13、S14)。在所述架构的输出420处，存在调制和扩频后的数据(即，信道编码后、调制后和扩频后的信息和奇偶比特)，其在图4B中表示为X_iS₁、X_iS₂、Y_iS₃、Y_iS₄。第K个设备执行先前针对第一设备描述的相同功能(在块422到438处)。

现在将描述根据实施例的第一通信设备102如何对数据进行信道编码并准备数据以传输到第二通信设备104的示例。应当理解，这些动作不一定按照所描述的顺序发生。(1)第一通信设备102对信号(例如，语音和视频)进行源代码编码，以生成信息比特并且；(2)基于信息比特生成奇偶比特。设备102如何生成奇偶比特的示例包括对信息比特执行前向差错控制编码过程(例如，块编码、卷积编码、极化编码、Turbo编码或低密度奇偶校验)。

继续该示例，第一通信设备102然后：(3)根据第一删余模式对奇偶比特进行删余，以生成奇偶比特的第一子集；(4)根据第二删余模式对奇偶比特进行删余，以生成奇偶比特的第二子集；(5)将信息比特与奇偶比特的第一子集组合，从而产生第一组信道编码比特；(6)将信息比特与奇偶比特的第二子集组合，从而产生第二组信道编码比特；(7)调制第一组信道编码比特；(8)调制第二组信道编码比特；(9)根据第一扩频序列(例如，完整扩频序列的前半部分)对调制后的第一组信道编码比特进行扩频；以及(10)根据第二扩频序列(例如，完整扩频序列的后半部分)对调制后的第二组信道编码比特进行扩频。扩频序列的示例包括来自集合{0,1,-1,i,-i}或{0,1,-1,i,-i,1+i,1-i,-1+i,-1-i}的元素。在另一个示例中，每个元素都是随机复值

为了说明迄今所描述的过程，现在将描述另一个示例。假设第一通信设备102应用了速率为1/9的原始低密度奇偶校验码，以获得[s p1 p2 p3 p4 p5 p6 p7 p8]，其中s是信息比特，且pi是奇偶校验比特。第一通信设备102对比特应用两种不同的删余机制，然后将比特信道编码到两个信道上，从而产生[s p1 p2 p3 p4]的信号1和[s p5 p6 p7 p8]的信号2。第一通信设备102通过扩频码1来扩频信号1，并通过扩频码2来扩频信号2。扩频码1是母扩频码的前半部分，而扩频码2是母扩频码的后半部分。

再次继续该示例，第一通信设备102然后：(12)将第一组调制和扩频后的信道编码比特和第二组调制和扩频后的信道编码比特映射到码元(例如，正交频分复用码元)上；(13)将码元映射到资源元素(例如，时频资源元素)上；以及(14)无线传送资源元素上的码元。

转到图5A和图5B，现在将描述根据另一实施例的用于多个通信设备的传输功能的架构。图5A和图5B中描绘的块执行关于多个信道并且针对多个用户1到K所描述的功能。参考用户1作为代表性示例，通信设备执行第一组信息比特上的这些功能(块504)。该架构包括存储在存储器204中并由逻辑电路202执行的多个软件组件。在该实施例中，仅使用一个信道编码，但是针对每个信道路径具有不同的奇偶校验比特(有效地是两个信道码)。因此，在接收通信设备处只需要一个信道解码。该架构包括：信道编码块506，在信道编码块506处，信息比特504被信道编码；块508，在块508处，通信设备将信道编码比特与根据第一删余模式(即，奇偶比特的第一子集(奇偶校验比特1))生成的奇偶比特进行组合；以及块510，在块510处，通信设备将信道编码比特与根据第二删余模式(即，奇偶比特的第二子集(奇偶校验比特2))生成的奇偶比特进行组合。在块512处，通信设备使用载波X₁调制携带第一组信道编码比特的信号，并且在块514处，通信设备使用载波Y₁调制携带第二组信道编码比特的信号。在块516处，通信设备使用前半扩频序列S₁₁S₁₂对调制信号(携带第二组信道编码比特)进行扩频。在块518处，通信设备使用后半扩频序列S₁₃S₁₄对调制信号(携带第二组信道编码比特)进行扩频。在块520处，通信设备将并行信道转换成串行信道。

图5A和图5B中描绘的架构还包括由用户K(即，用户1之外的多个附加用户中的任一个)操作的第K个通信设备(诸如，第三通信设备106)的功能，其中块522、524、526、528、530、532、534、536和538由通信设备以与上面关于块504、506、508、510、512、514、516、518和520所描述的相同方式来执行

转到图6A和图6B，现在将描述根据IDMA实施例的用于多个通信设备的传输功能的架构。图6A和图6B中描绘的块执行关于多个信道以及针对多个用户1至K所描述的功能。该架构包括存储在存储器204中并由逻辑电路202执行的多个软件组件。块604、606、608和612由通信设备以与上面关于块504、506、508和514所描述的相同方式来执行。块622、624、626和630由另一个通信设备以与上面关于块522、524、526和532所描述的相同方式执行。然而，在图6A和图6B所示的架构中，块608、612、626和630在相应的块610、614、628和632重复多次(例如，对于每个连续的信道编码比特集重复一次)。在块616和634处，由两个信道路径产生的比特被转换成串行数据。在块618和636处，交织器将串行数据与例如为不同资源元素指定的数据交织(interleave)。在块620和638处，各个通信设备对携带交织比特的信号进行调制。

转到图7A和图7B，现在将描述根据又一实施例的用于多个通信设备的传输功能的架构。图7A和图7B中描绘的块执行RSMA方案中关于多个信道并且针对多个用户1至K所描述的功能。每个通信设备执行关于一组信息比特的这些功能。该架构包括存储在存储器204中并由逻辑电路202执行的多个软件组件。该架构包括块704、706、708和714，这些块由通信设备以与上面关于块504、506、508和514所描述的相同方式执行。该架构还包括块724、726、728和732，这些块由通信设备以与上面关于块522、524、526和532所描述的相同方式执行。

参考图7B，RSMA机制的其余部分由通信设备如下执行：通信设备调制信道编码信号(块710、716、730和734)，重复信道编码和调制块(即，块708和710；714和716)多次(在块712和718；736和738处)，在块720和740处将来自两条路径的数据从并行转换为串行，并在块722和742处对数据进行加扰。

在一个实施例中，使用上述一种或多种技术的通信设备对第一信道路径(例如，在根据X_i的调制发生的地方)和第二信道路径(例如，在根据Y_i的调制发生的地方)使用不同的比特到码元映射规则。此外，当应用高阶调制时，通信设备将X_i上的高优先级比特映射到Y_i上的低优先级比特。

如本文所使用的，“高优先级比特”是指对数似然比(“LLR”)的质量高于平均值的那些比特，而“低优先级比特”是指LLR的质量低于平均值的那些比特。为了说明，图8A描绘了使用16QAM(正交幅度多路复用)的高优先级比特(具有第一高优先级比特索引和第二高优先级比特索引)的LLR的示例，其采用四个比特。图8B描绘了低优先级比特的LLR的示例。可以看出，高优先级比特的平均绝对值大于低优先级比特的平均绝对值。高优先级比特和低优先级比特通常用于分层调制中(例如，参见Coded Hierarchical Modulation forWireless Progressive Image Transmission(用于无线渐进图像传输的编码分层调制)，IEEE Transactions on Vehicular Technoloty,Vol.60,No.9(IEEE车辆技术学报第60卷第9期)，2011年11月，Suayb S.Arslan)。

转到图9A和图9B，通信设备可以根据一个实施例并结合上述一种或多种技术来执行的对于X_i(图9A)和Y_i(图9B)的比特到码元映射的示例如下。图9A(对于X_i)中的每个星座(constellation)点的前两个比特是高优先级，而后两个比特是低优先级。相反，在图9B中(对于Y_i)，在每个星座点，后两个比特是高优先级，而前两个比特是低优先级。通过使用这种技术，在解调和LLR组合之后，通信设备实现了对于每个比特的更好的LLR值质量，这有利于信道解码。

根据一个实施例，通信设备(例如，使用上述技术之一)使用全扩频或稀疏扩频序列进行调制。全扩频表示扩频序列元素中不存在零。例如，{1,-1,i,-i}。稀疏扩频意味着扩频序列中可能有零。例如，[1 0 1 0]和[0 1 1 0]是稀疏扩频序列。在一个实施例中，扩频序列中的元素来自{0,1,-1,i,-i}或{0,1,-1,i,-i,1+i,1-i,-1+i,-1-i}，或者扩频序列中的元素是随机复值。例如，当应用稀疏扩频时，调制X_i可以对应于图10A中所示的星座，而调制Y_i可以对应于图10B所示的星座。

应该理解，这里描述的示例性实施例应该仅被认为是描述意义的，而不是为了限制的目的。对每个实施例中的特征或方面的描述通常应被认为可用于其他实施例中的其他类似特征或方面。本领域普通技术人员将理解，在不脱离由所附权利要求限定的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。例如，各种方法的步骤可以以对本领域技术人员显而易见的方式重新排序。

Claims (21)

1.一种用于促进无线通信设备中的多用户检测的方法，所述方法包括：

为多个信息比特生成多个奇偶比特；

根据第一删余模式对所述奇偶比特进行删余，以生成奇偶比特的第一子集；

将所述多个信息比特与所述奇偶比特的第一子集组合，从而产生第一组信道编码比特；

根据第二删余模式对所述奇偶比特进行删余，以生成奇偶比特的第二子集；

将所述多个信息比特与所述奇偶比特的第二子集组合，从而产生第二组信道编码比特；以及

经由相应的第一信道和第二信道传送所述第一组信道编码比特和所述第二组信道编码比特。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：

调制所述第一组信道编码比特；

根据第一扩频序列对已调制的所述第一组信道编码比特进行扩频；

调制所述第二组信道编码比特；

根据第二扩频序列对已调制的所述第二组信道编码比特进行扩频；以及

无线传送已调制和扩频的第一组信道编码比特和已调制和扩频的第二组信道编码比特。

3.根据权利要求2所述的方法，其中

所述第一扩频序列包括等长的第一多个扩频码，以及所述第二扩频序列包括等长的第二多个扩频码，并且

所述第一扩频序列的多个扩频码中的每一个的长度等于所述第二扩频序列的多个扩频码的中每一个的长度。

4.根据权利要求2所述的方法，还包括：

将已调制和扩频的第一组信道编码比特和已调制和扩频的第二组信道编码比特映射到多个码元上，

其中，无线传送已调制和扩频的第一组信道编码比特和已调制和扩频的第二组信道编码比特包括：无线传送所述多个码元。

5.根据权利要求4所述的方法，还包括：

将所述多个码元映射到一个或多个资源元素上，

其中，无线传送已调制和扩频的第一组信道编码比特和已调制和扩频的第二组信道编码比特包括：无线传送所述一个或多个资源元素上的码元。

6.根据权利要求2所述的方法，其中

调制所述第一组信道编码比特包括根据第一组比特到码元映射规则来调制所述第一组信道编码比特，以及

调制所述第二组信道编码比特包括根据第二组比特到码元映射规则来调制所述第一组信道编码比特。

7.根据权利要求6所述的方法，其中调制所述第一组信道编码比特还包括：

对所述第一组信道编码比特应用高阶调制；并且

将已调制的所述第一组信道编码比特的高优先级比特映射到已调制的所述第二组信道编码比特的低优先级比特。

8.根据权利要求2所述的方法，其中所述第一扩频序列和所述第二扩频序列中的至少一个扩频序列的元素是随机复值。

9.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一扩频序列和所述第二扩频序列的元素属于集合{0,1,-1,i,-i}。

10.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一扩频序列和所述第二扩频序列的元素属于集合{1,-1,i,-i}。

11.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一扩频序列和所述第二扩频序列的元素属于集合{1,0}。

12.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一扩频序列和所述第二扩频序列中的至少一个是全扩频序列。

13.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一扩频序列和所述第二扩频序列中的至少一个是稀疏扩频序列。

14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述为多个信息比特生成多个奇偶比特包括：对所述多个信息比特执行前向差错控制编码。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，对所述多个信息比特执行前向差错控制编码包括：对所述多个信息比特执行块编码、卷积编码、极化编码、Turbo编码或低密度奇偶校验编码。

16.根据权利要求1所述的方法，还包括将所述第一组信道编码比特和所述第二组信道编码比特从并行流转换成串行流。

17.根据权利要求16所述的方法，还包括对所述串行流进行加扰。

18.根据权利要求16所述的方法，还包括将所述串行流的数据与为多个不同资源元素指定的数据交织。

19.根据权利要求1所述的方法，还包括对于所述第一删余模式和所述第二删余模式中的每一个，重复删余和组合步骤。

20.一种无线通信设备，所述无线通信设备被配置为执行权利要求1至19中的任一项。

21.一种非暂时性计算机可读介质，所述非暂时性计算机可读介质上存储有用于执行权利要求1至19中任一项的计算机可执行指令。

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